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鉄酸化細菌が作るナノアモルファス酸化鉄の構造解析とリチウムイオン充放電特性

Research Project

Project/Area Number 24760550
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

橋本 英樹  岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60579556)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2013-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsリチウムイオン電池 / 正極 / 負極 / 鉄酸化細菌
Research Abstract

申請者は鉄酸化細菌Gallionella ferrugineaが自然界で作るねじれ紐状酸化鉄を“G-バイオジナス酸化鉄(G-biogenous iron oxide: G-BIOX)”と命名し機能探索を行ったところ,リチウム(Li)イオン充放電特性を示すことを発見した.これまでの申請者の研究成果により,G-BIOXの組成・微細組織・結晶構造が明らかとなった.また,最近の予備研究によって,G-BIOXをLiイオン電池の正極材料として用いたところ,現行材料を遥かに凌駕する初期充放電容量が得られることを世界で初めて発見し,鉄酸化細菌由来酸化鉄の機能性材料への可能性を示した.本研究の目的は,予備研究結果を更に発展させて(1)G-BIOXの原子レベルでの構造を明らかにすると共に,(2)G-BIOXをLiイオン電池の電極材料(正極および負極)として応用することである.
(1)G-BIOXの構造解析:申請者はG-BIOXと構造の良く似た酸化鉄(Leptothrix ochraceaが作ったBIOX,L-BIOX)の高エネルギーX線回折を行っている.本年度は,G-BIOXの構造を明らかにするための第一段階として,既に得られているL-BIOXのデータを元に逆モンテカルロ法を用いて原子配列を明らかにした.その結果,L-BIOXは酸化鉄のネットワーク中に酸化シリコンが孤立して存在する興味深い構造を有することを明らかとした.
(2)G-BIOXをLiイオン電池の電極材料としての応用:平成24年度では正極としての特性を検討した.具体的にはG-BIOXを活物質として電極を作製し,Liを対極としたハーフセルで4.0–1.5 Vの電圧範囲で充放電特性を評価した.その結果,G-BIOX電極はこれまでに報告されている酸化鉄系材料よりも優れた特性(容量,サイクル特性,レート特性)を示すことを見出した.

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results)

  • [Journal Article] Nano-icro-architectural composites with acid properties: Magnetic iron oxides/amorphous silicate prepared from iron oxide produced by iron-oxidizing bacterium, Leptothrix ochracea2013

    • Author(s)
      H. Hashimoto
    • Journal Title

      Materials Research Bulletin

      Volume: 48 Issue: 3 Pages: 1174-1177

    • DOI

      10.1016/j.materresbull.2012.12.022

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acidic Amorphous Silica Prepared from Iron Oxide of Bacterial Origin2013

    • Author(s)
      H. Hashimoto, A. Itadani, T. Kudoh, Y. Kuroda, M. Seno, Y. Kusano, Y. Ikeda, M. Nakanishi, T. Fujii, and J. Takada
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 5 Issue: 3 Pages: 518-523

    • DOI

      10.1021/am302837p

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and magnetic properties of magnetite-silicate nanocomposites derived from iron oxide of bacterial origin.2012

    • Author(s)
      Hashimoto, H
    • Journal Title

      Materials Chemistry and Physics

      Volume: 136 Issue: 2-3 Pages: 1156-1161

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2012.08.070

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amorphous structure of iron oxide of bacterial origin2012

    • Author(s)
      H. Hashimoto, T. Fujii, S. Kohara, H. Asaoka, Y. Kusano, Y. Ikeda, M. Nakanishi, Y. Benino, T. Nanba, J. Takada
    • Journal Title

      Materials Chemistry and Physics

      Volume: vol.137 Issue: 2 Pages: 571-575

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2012.10.002

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation, microstructure, and color tone of microtubule material composed of hematite/amorphous-silicate nanocomposite from iron oxide of bacterial origin.2012

    • Author(s)
      Hashimoto, H.
    • Journal Title

      Dyes and Pigments

      Volume: 95 Issue: 3 Pages: 639-643

    • DOI

      10.1016/j.dyepig.2012.06.024

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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